Formas e opções gerais de ancoragem

Como modelar a ligação aço-betão

A primeira opção consiste em modelar a ancoragem utilizando o assistente de ligação, que oferece opções de ligação por momento e por corte, fundações com ou sem contraventamento. 

A segunda abordagem para modelar uma fundação é através da operação Base Plate. Esta abordagem destina-se especificamente a cenários em que a placa de base é perpendicular ao elemento ancorado. Ao utilizar esta operação, as âncoras são geradas automaticamente. Além disso, a forma da placa de base pode ser personalizada no Editor, permitindo modificações como a criação de placas de base com arestas arredondadas para satisfazer necessidades específicas de dimensionamento e a especificação de furos oblongos para as âncoras. 

Para situações em que a placa de base não é perpendicular ao elemento ancorado, o processo de modelação requer uma abordagem diferente. Nestes casos, é necessário utilizar a operação Stiffening plate para modelar a placa de base e a operação Fastener grid ou Contact para definir as âncoras. A chapa de enrijecimento é posicionada no ângulo e localização pretendidos, e a grelha de fixadores deve ser ajustada para o tipo Anchor. De seguida, o número de elementos ligados é alterado para um e a chapa de enrijecimento é definida como o elemento selecionado. 

Nos casos em que a ligação já está modelada em software CAD, pode importar o dimensionamento da ancoragem utilizando ligações BIM.

Exemplo de ancoragem geral utilizando a chapa de enrijecimento

Veja a gravação para aprender a dimensionar uma placa de base vertical personalizada de guarda-corpos de varanda numa laje de betão. 

Bloco de betão

A fundação de betão está limitada a uma forma retangular, mas as suas dimensões podem ser ajustadas utilizando valores de afastamento para cada aresta. A introdução de um único valor cria um afastamento uniforme em torno do contorno da secção transversal ancorada. A introdução de dois valores aplica afastamentos simétricos em duas direções. A introdução de quatro valores aplica afastamentos a cada aresta individualmente, permitindo obter facilmente uma ancoragem assimétrica. 

O parâmetro de afastamento permite criar um bloco de betão retangular, uma faixa de fundação, uma parede de betão, uma viga, um pilar, uma laje ou um elemento inclinado.

Também pode criar uma placa de base parcialmente apoiada introduzindo valores de afastamento negativos (-). Por exemplo, a introdução de um valor negativo para o afastamento de uma aresta permite criar uma placa de base que se estende além do bloco de betão ou modelar uma viga de aço apoiada num bloco de betão com apenas parte do seu banzo em contacto.

Veja a modelação de várias variantes de blocos de betão e configurações de ancoragem.

Tipos de âncoras

Vários tipos de parafusos de ancoragem podem ser dimensionados no IDEA StatiCa. Pode selecionar entre âncoras retas, âncoras com cabeça (placas de anilha circulares ou retangulares) e âncoras em gancho. O comprimento, o diâmetro e o material dos fixadores podem ser modificados. 

As âncoras retas são automaticamente consideradas âncoras pós-instaladas, e as âncoras com placas de anilha e ganchos são consideradas moldadas no local, o que diferencia as verificações normativas necessárias. 

Para dimensionar âncoras do hardware da Hilti, pode utilizar o plugin Hilti PROFIS no Checkbot. Isto permite a transferência de dados de software FEA e CAD de terceiros suportados para o Hilti PROFIS Engineering Suite através do Checkbot gratuito. Saiba como utilizar o plugin Hilti PROFIS Engineering Suite.

Transferência de corte

Existem três opções para transferir o corte do elemento ancorado para o bloco de fundação: atrito, chaveta de corte ou âncoras. A transferência de corte é sempre transmitida exclusivamente através de uma das opções, não podendo ser combinada.

A opção predefinida é a transferência de corte por atrito entre a placa de base e a camada de argamassa, representada pelo coeficiente de atrito, que pode ser modificado de acordo com o tipo de argamassa nas definições do projeto. O coeficiente afeta a resistência de cálculo ao atrito. 

Outra opção de transferência de corte é por chaveta de corte. Este elemento consiste num elemento de aço geral soldado à face inferior da placa de base. A chaveta de corte é definida pelo comprimento; o embebimento de aço pode ser posicionado excentricamente e também rodado. A verificação normativa da chaveta de corte é realizada pela resistência ao corte do aço e pela resistência ao esmagamento do betão. 

Outra opção para transferir o corte no IDEA StatiCa Connection é por âncoras.

A última opção é Deslizamento, que representa uma rótula deslizante (apoio de rolete) implementada apenas para análise no IDEA StatiCa Member. Para modelação apenas em Connection, esta opção não deve ser utilizada.

Afastamento da base

Existem 3 formas de modelar a ligação de uma placa de base com um bloco de fundação. A primeira e também predefinida é a ligação direta, sem espaço entre os dois elementos. Outra opção é uma junta de argamassa (grout) com espessura ajustável. Nestes casos, é necessário ter cuidado ao definir o valor real do coeficiente de atrito entre a placa de base, a argamassa e a fundação de betão nas definições do projeto. O valor predefinido é 0,25. A última opção é uma folga para evitar o contacto direto entre a placa de base e o bloco de betão, prevenindo a corrosão.

As forças são determinadas por análise de elementos finitos. O momento fletor das âncoras com afastamento da base depende da relação de rigidez das âncoras e da placa de base.

Ancoragem em múltiplas superfícies do bloco de betão

O IDEA StatiCa Connection suporta a ancoragem em múltiplas superfícies do bloco de betão, alargando significativamente as capacidades de modelação para configurações complexas de placas de base. Os projetistas podem agora definir âncoras em dois planos de um único bloco de betão, permitindo uma representação precisa de detalhes de ligação reais, como elementos ancorados simultaneamente nas faces horizontal e vertical. 

Isto elimina a necessidade de soluções alternativas morosas que envolvam chapas de enrijecimento, cortes manuais ou simulações com múltiplos blocos, e garante um comportamento de ancoragem consistente e rastreável entre os diferentes códigos de dimensionamento. 

Definir a placa de base numa superfície específica

Na operação Base Plate, pode escolher entre criar um novo bloco ou selecionar um existente. No caso de um bloco existente, existe uma nova opção para especificar a superfície. As superfícies são numeradas da mesma forma que na aplicação Detail.

Para a operação Fastener grid or Contact, foi implementada uma nova lógica. Quando a chapa referenciada está localizada na face do bloco de betão e a operação está definida como Anchors, a superfície é automaticamente reconhecida e utilizada para a criação do modelo de subsolo.

Quando é selecionado um bloco existente, as propriedades das âncoras (Offset, Depth, Shear force transfer, Stand-off) são automaticamente reutilizadas.

Posicionar a chapa de enrijecimento na superfície

Existe também uma nova opção para a chapa de enrijecimento – a sua Origem pode agora ser definida no Bloco existente de betão. Quando selecionada, a chapa de enrijecimento é automaticamente colocada no bloco de betão e na superfície selecionados. A localização é no centro da superfície.

Por defeito, as verificações normativas das âncoras são assinaladas como não satisfatórias devido à interação das placas de base, que não é verificada na aplicação Connection.

Pode alterar este estado nas Definições do projeto e modificar a Concrete breakout resistance para None. Neste caso, assume-se a existência de armadura de tração e de corte no bloco de betão, e as verificações do betão não são realizadas.

As verificações normativas do aço mantêm-se válidas, e os utilizadores podem exportar o modelo para Detail para verificação avançada do betão. O software redistribui automaticamente as forças de acordo com a rigidez das âncoras, a rigidez do subsolo em compressão e os caminhos de carga, permitindo aos engenheiros investigar e validar manualmente as condições críticas de transferência de carga.

Enrijecedores

Para proporcionar resistência adicional, podem ser adicionados enrijecedores ao elemento ligado. Isto pode ser conseguido utilizando a operação Rib, adequada para casos em que os enrijecedores são aplicados a uma única chapa (alma/banzo). Em alternativa, a operação Widener permite atribuir enrijecedores a múltiplas partes da secção transversal.

Verificação normativa das âncoras

Mais detalhes sobre a verificação normativa das âncoras podem ser encontrados abaixo:

• Verificação normativa das âncoras - Eurocódigo
• Verificação normativa das âncoras - AISC
• Verificação normativa das âncoras - Normas australianas
• Verificação normativa das âncoras - Normas canadianas

Nem todas as verificações normativas das âncoras são realizadas na aplicação IDEA StatiCa Connection devido a limitações decorrentes da configuração das âncoras. 

Verificação normativa dos blocos de betão

Mais detalhes sobre a verificação normativa do bloco de betão podem ser encontrados abaixo:

• Verificação normativa dos blocos de betão - Eurocódigo
• Verificação normativa dos blocos de betão - AISC
• Verificação normativa do bloco de betão - Normas australianas
• Verificação normativa do bloco de betão - Normas canadianas

Verificação normativa - betão fendilhado ou betão não fendilhado

Na Configuração normativa, pode alterar a definição do betão para não fendilhado, o que aumenta a capacidade para as verificações normativas das âncoras. Para as normas EN, isto afeta a resistência ao arrancamento lateral do betão como parâmetro k₅ e a resistência ao cone de betão como parâmetro k₁. Para as normas AISC, influencia a resistência ao arrancamento do betão e o parâmetro Ψ_c,N. Por defeito, o betão está definido como fendilhado, mas pode ser alterado para não fendilhado nas definições do projeto.

Desativar a verificação do cone de betão (arrancamento)

Casos especiais de ancoragem de vigas ou pilares de aço em blocos de betão esbeltos, como junto às arestas de paredes de betão, apresentam desafios principalmente na avaliação do arrancamento por cone de betão. Nestes cenários, o cone de betão é insuficiente, sendo necessário adotar uma abordagem alternativa.

No IDEA StatiCa Connection, pode desativar a verificação da resistência ao arrancamento do betão na Configuração normativa e escolher entre as seguintes opções:

• Both - Tanto as forças de tração como as de corte são consideradas na verificação normativa.
• Tension - Apenas as forças de tração são consideradas, assumindo-se que as forças de corte são resistidas pela armadura.
• Shear - Apenas as forças de corte são consideradas, assumindo-se que as forças de tração são resistidas pela armadura.
• None - Assume-se que todas as forças são resistidas pela armadura.

Para todas as opções exceto Both, o relatório especifica explicitamente as forças que devem ser resistidas pela armadura do bloco de betão para obter um dimensionamento satisfatório.

Verificação do betão - método avançado

De acordo com a definição anterior, as verificações do bloco de betão podem ser insatisfatórias sem armadura. Nestes casos, tem a opção de exportar toda a ancoragem para a aplicação Detail para análise adicional e ajustes de dimensionamento. O módulo 3D permite uma análise precisa tanto da armadura complementar como do bloco de betão. 

Informações mais gerais sobre o Detail como solução para ancoragem podem ser encontradas no artigo 3D Detail out of Beta.